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陶瓷基板怎么制造?干压、流延成型与烧结工艺

发布:2026-10-05 · 更新:2026-09-30

在电路板厂,陶瓷产品的制造技术类型非常多,据说有30多种制造工艺方法,如干压、注浆、挤压、注射、流延方法和等静压法等等。由于电子陶瓷基板是“平板”型(方块或圆片方式)的,形状相对简单,采用干法成型和加工等的制造过程也相对简单、成本较低,因此大多数情况下采用的是干压成型的方法。本文将详细探讨电子陶瓷基板的制造过程,包括生坯件制造、生坯件的烧结和烧结后精加工,以及在基板上形成导电图形(线路)的过程。
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1. 生坯件制造(成型)

电子陶瓷基板的制造过程始于生坯件的制造,这是制作陶瓷基板的第一步。

(1)干压法制造生坯件

干压坯件是通过将高纯度的氧化铝粉末(含量≥95%的Al2O3)与添加剂(主要有黏结剂、分散剂等)混合形成“浆料”或加工料。然后,将这种浆料进行干压制坯,目前制造的方块或圆片的陶瓷基板可以达到0.50mm的厚度,甚至更薄(取决于板面尺寸)。

干压坯件在烧结之前可以进行加工,例如外型尺寸和钻孔等,但需要注意烧结会引起尺寸收缩,因此需要补偿尺寸以保持精度。

(2)流延法制造生坯件

流延法制造生坯件是一种自动化和规模化的制造方法。它涉及将氧化铝粉料与溶剂、分散剂、粘结剂和增塑剂等混合均匀,然后在流延机上均匀涂覆在金属或耐热聚酯带上。随后进行干燥、修整、脱脂和烧结等一系列过程。

2. 生坯件的烧结和烧结后精加工

生坯件经过制造后,需要经过烧结和烧结后的精加工。

(1)生坯件的烧结

陶瓷生坯的烧结是一个关键步骤,它涉及将生坯内的空洞、空气、杂质和有机物等通过高温烧结过程挥发、燃烧和挤压,以消除它们,同时使氧化铝颗粒之间紧密接触或结合成长。这个过程会导致熟坯的重量损失、尺寸收缩、形状变形、抗压强度提高和气孔率减少等变化。

陶瓷生坯件的烧结方法有三种:常压烧结、加压(热压)烧结和热等静压烧结。常压烧结方法在不加压力的情况下进行,但可能会导致较大的变形等问题。加压(热压)烧结方法在加压下进行,可以获得平面性较好的产品,因此目前大多数采用这种方法。而热等静压烧结方法则利用高压高热气体进行烧结,通常用于高附加值的产品,如军事领域的制品。

干压法制造的氧化铝生坯件的烧结温度通常在1200℃ ~ 1600℃之间(取决于组成和助熔剂)进行。

(2)烧结后的精加工

烧结后的陶瓷坯件通常需要精加工,这是为了获得平整的表面和高的光洁度。在高温烧结过程中,生坯件内的颗粒分布、空隙、杂质、有机物等不均匀性可能会引起变形、高低差和粗糙度过大等问题,这些缺陷可以通过表面精加工来解决。通常,表面抛光处理采用抛光材料(如SiC、B4C)或金刚石砂膏,逐级磨削进行抛光。最终,使用≤1μm的AlO粉末、金刚石砂膏、激光或超声波等方法进行表面处理,以实现高光洁度。

另外,为了提高力学强度,陶瓷坯件经过表面抛光处理后,可以通过电子射线真空镀膜、溅射真空镀膜、化学气相蒸镀等方法在表面镀上一层硅化合物膜,并进行热处理,从而明显提高陶瓷坯件的力学强度。

3. 基板上形成导电图形(线路)

最后,要在陶瓷基板上加工形成导电图形(线路),首先需要制造覆铜箔陶瓷基板,然后按照印制电路板的工艺技术制造陶瓷印制板。

(1)形成覆铜箔陶瓷基板

形成覆铜箔陶瓷基板有两种主要方法:

  • 层压方法:通过将活化或粗化的陶瓷表面与氧化铜箔层叠合,经过热压形成。这个方法可以获得平面性较好的产品。
  • 电镀方法:在陶瓷基板经过处理后,通过濺射钛膜、濺射镍膜、濺射铜膜以及常规电镀铜的过程,形成双面覆铜箔陶瓷基板。

(2)单、双面陶瓷PCB板的制造

单、双面陶瓷PCB板的制造遵循常规PCB制造工艺技术。

(3)陶瓷多层板的制造

陶瓷多层板制造有两种方法:

  • 在单、双面板上反复涂布绝缘层、烧结、布线、烧结,以形成多层板。
  • 利用流延方法制造陶瓷多层板,在流延机上形成生坯带,然后进行钻孔、塞孔、印刷、裁剪、叠片和等静压烧结,便可形成陶瓷多层板。

总之,陶瓷印制板是属于PCB领域的一种重要类型,具有优越的导热性、绝缘性能以及高熔点和热的尺寸稳定性等优势。因此,在高温和高导热领域的应用中,陶瓷PCB将有广阔的发展前景。

结论

电子陶瓷基板的制造涉及多个工艺步骤,包括生坯件制造、烧结、精加工以及导电图形的形成。这些步骤需要精确的控制和高度的专业知识,以确保最终产品的质量和性能。陶瓷PCB在高温和高导热应用中具有广泛的潜力,将继续为电子行业提供可靠的解决方案。

常见问题

1. 电子陶瓷基板的制造是否复杂?

是的,电子陶瓷基板的制造涉及多个复杂的工艺步骤,需要高度的专业知识和技能。

2. 为什么要进行陶瓷基板的烧结?

烧结是为了消除生坯内的空洞、空气、杂质和有机物等,以及使氧化铝颗粒之间紧密接触或结合成长,以提高陶瓷坯件的质量和性能。

3. 陶瓷印制板在哪些领域有应用前景?

陶瓷印制板在高温和高导热领域具有广泛的应用前景,如航天、国防军事、核燃料等领域。

4. 为什么要进行表面抛光处理?

表面抛光处理可以获得平整的表面和高光洁度,以改善陶瓷坯件的外观和性能。

5. 电子陶瓷基板的未来发展如何?

电子陶瓷基板将继续为电子行业提供可靠的解决方案,在高温和高导热应用领域具有广泛的潜力,未来发展前景广阔。

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